Dans le contexte actuel de bouleversements climatiques (sécheresse, inondations…), la recherche scientifique américaine oriente ses priorités sur ces problématiques de recherche agronomique avec une prise en compte accrue de l’enjeu environnemental. Ainsi, la collaboration de chercheurs de l’International Rice Research Institute (IRRI) aux Philippines et d’une équipe de l’Université de California-Davis aux Etats-Unis a permis la mise au point d’une variété de riz tolérante aux inondations. Les travaux ont notamment été récompensés par le NRI (Natural Resources Institute) Discovery Award, prix réservé aux recherches scientifiques ayant un impact économique significatif. Le NRI Plant Genome Program a soutenu la recherche à hauteur de 10 millions de dollars en 2008.

Il s’agit de la variété de riz, Submarino 1, qui porte le gène de tolérance à l’immersion Sub 1 de l’espèce de riz indienne FR13A, la plus tolérante aux inondations. Submarino 1 est un riz non génétiquement modifié qui peut s’adapter et se développer même après 10 jours d’immersion totale à l’état végétatif, alors qu’une variété de riz normale ne peut survivre qu’une semaine à l’état de jeune pousse, et les plants seulement de 3 à 5 jours.

La collaboration des deux équipes de recherche a permis le clonage du locus de tolérance à l’immersion Sub1 de FR13A. Les études ont permis d’identifier un groupe (cluster) de 3 gènes dictant la résistance ou la vulnérabilité du riz à l’immersion dans l’eau. Les chercheurs se sont concentrés sur le gène Sub1A impliqué dans la tolérance à l’immersion. Ils ont introduit ce gène Sub1A dans une variété de riz adaptée aux conditions environnementales rencontrées en Inde. La plante de riz résultante est non seulement tolérante à l’immersion mais présente également un haut rendement.

Les chercheurs de l’UC Davis ayant effectué ces travaux sont Patrick Canlas, Kenong Xu et Xia Xu, de l’équipe de Pamela Ronald, une généticienne du riz, Présidente du UC Davis’ Plant Genomics Program. Le laboratoire de Pamela Ronald, le Ronald laboratory est centré sur l’étude du rôle des gènes dans la réponse des plantes dans des conditions environnementales données. Les travaux de recherche du Ronald laboratory sont principalement axés sur le riz avec notamment les quatre projets suivants :
– la génétique du riz : développement des outils appropriés (microarrays, base de données, …) pour l’étude approfondie des processus complexes de transduction du signal chez les Monocotylédones ; à signaler le projet RiceCAP qui a pour objet la compréhension du fonctionnement de l’ensemble des gènes du génome du riz en vue de développer une variété de riz plus résistante et plus productive ;
– la biologie de Xanthomonas : l’une des maladies bactériennes les plus graves du riz en Afrique et en Asie est la Bacterial Lead Blight (BLB), une maladie entraînant des taches sur les feuilles, causées par les bactéries de l’espèce Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) ;
– les mécanismes de résistance à l’immersion du riz ;
– les bioénergies : Une espèce de la famille des Poacées, à laquelle appartient le riz, détient un potentiel pour les bioénergies. Il s’agit du panic érigé, "switchgrass" en anglais (Panicum virgatum L.). Cependant, pour convertir la biomasse ligno cellulosique de ce végétal à moindre coût, des modifications de la paroi cellulaire et de son rendement sont nécessaires. Le Ronal laboratory, utilise les informations génomiques qu’il possède sur le riz afin de comprendre les mécanismes de synthèse et la fonction de cette paroi dans le but de la modifier à des fins industrielles.

Plusieurs équipes sont mobilisées de longue date aux Etats Unis sur des programmes de développement d’espèces végétales, génétiquement modifiées ou non, et qui présentent des potentialités de tolérance ou de résistance aux effets des bouleversements climatiques tels que les inondations et la sécheresse.

Ainsi, en ce qui concerne la tolérance des arbres aux inondations, plusieurs études ont été menées pour comprendre l’impact des inondation sur les arbres ; celles-ci ont révélé la nécessité préalable d’intégrer les différents paramètres environnementaux relatifs au sol (aération, pH, matière organique,…) aux caractéristiques des arbres (hauteur, age, vigueur, racines, …) et des paramètres liés à l’inondation elle-même (saison, durée, le niveau d’eau, la température, l’oxygène, …) pour pouvoir identifier les espèces tolérantes. L’équipe de Barry P.J. de l’U.S. Forest Service a notamment contribué à ces recherches en 1993 (1) et leurs travaux continuent d’être utilisés comme référence pour l’étude des dommages causés à la forêt nationale de De Soto dans le Mississipi par l’ouragan Katrina en 2005.

Autre exemple, une tolérance à l’inondation a pu être induite chez le maïs par l’application d’acide abscissique (ABA) suite aux travaux de Tara T. VanToai de Columbus, OH en 1993 (2). Des travaux sont également menés sur la tolérance à la sécheresse d’une variété de riz génétiquement modifiée par une équipe de recherche de l’Iowa State University et de l’University of Arkansas (2005), (3). De son côté, Purdue University, s’est également vu décerner le World Food Prize en 2009 pour les travaux menés par Gebisa Ejeta en vue de développer une espèce de sorgho résistante à la sécheresse.

Source :

– https://www.agribusinessweek.com/first-flood-tolerant-rice-released-as-variety/
– https://www.csrees.usda.gov/newsroom/news/2008news/120511_discovery_award.html
– https://www.csrees.usda.gov/newsroom/research/2006/rice_submergence.html
– https://indica.ucdavis.edu/publication/reference/submergence-tolerance-research-overview
– https://indica.ucdavis.edu/research/research-overview
– https://www.inderscience.com/search/index.php?action=record&rec_id=6449&prevQuery=&ps=10&m=or
– (1) Barry, P.J., C. Doggett, R.L. Anderson & K.M. Swain. 1993. How to evaluate and manage storm-damaged forest areas. USDA Forest Service, Management Bulletin R8-MB 63. Atlanta, GA. 12 pp.
– https://www.na.fs.fed.us/spfo/pubs/n_resource/flood/toler.htm
– https://www.fs.fed.us/r8/foresthealth/publications/fhp_evaluations/pnvl/katrina_fh_assessment.pdf
– (2) Tara T. VanToai (Soil Drainage Res. Unit, USDA-ARS, 590 Woody Hayes Dr., Columbus, OH 43210), Field Performance of Abscisic Acid-Induced Flood-Tolerant Corn, Crop Sci 33:344-346 (1993) – https://crop.scijournals.org/cgi/content/abstract/33/2/344
– (3) Mamane M. Annou, Frank H. Fuller, Eric J. Wailes (Department of Agricultural Economics and Business, University of Guelph 218 MacClachlan BLDG, Guelph, Ontario, N1G 2W1, Canada. ‘ Center for Agricultural and Rural Development (CARD), Iowa State University, 575 Heady Hall, Ames, IA 50011-1070, USA. ‘ University of Arkansas, Agriculture Building, Room 226, Fayetteville, AR 72701). Innovation dissemination and the market impacts of drought-tolerant, genetically modified rice. International Journal of Biotechnology 2005 – Vol. 7, No.1/2/3 pp. 113 – 127.

Pour en savoir plus, contacts :

– Le website de l’USDA : https://www.csrees.usda.gov/fo/plantgenomenri.cfm
– Le website de l’U of California Davis: https://www.news.ucdavis.edu/search/news_detail.lasso?id=7833
– Le site web du Ronald Laboratory : https://indica.ucdavis.edu/
Code brève
ADIT : 60833

Rédacteur :

Magali Muller, [email protected] ; Adèle Martial, [email protected]